(Originais Teachy 2023) - Questão Muito Difícil de Ciências

Um engenheiro deseja projetar uma máquina térmica que funcione de acordo com o ciclo de Carnot, o ciclo teórico mais eficiente possível. Este ciclo é composto por duas transformações adiabáticas alternadas com duas isotermais. A temperatura mais alta durante o processo é de 400°C e a mais baixa é de 100°C. O engenheiro também tem disponíveis diferentes tipos de máquinas simples, como alavancas, roldanas e planos inclinados, e deseja utilizá-las para otimizar a eficiência da máquina térmica. Baseando-se nos conhecimentos sobre máquinas simples e ciclos termodinâmicos, explique como as máquinas simples podem ser combinadas ou adaptadas para melhorar a eficiência da máquina térmica proposta. Considere os princípios de conservação de energia e a relação entre trabalho e energia interna nos processos termodinâmicos. Justifique sua resposta com base nos conceitos estudados, demonstrando a compreensão do funcionamento das máquinas térmicas e das leis da termodinâmica.